Extreme Dynamic Performance of Nanofiber Mats under Supersonic Impacts Mediated by Interfacial Hydrogen Bonds

材料科学 范德瓦尔斯力 纳米纤维 氢键 堆积 碳纳米管 复合材料 纤维 纳米技术 分子 化学 有机化学
作者
Jizhe Cai,Claire Griesbach,Ramathasan Thevamaran
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (12): 19945-19955 被引量:41
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c07465
摘要

Achieving extreme dynamic performance in nanofibrous materials requires synergistic exploitation of intrinsic nanofiber properties and inter-fiber interactions. Regardless of the superior intrinsic stiffness and strength of carbon nanotubes (CNTs), the weak nature of van der Waals interactions limits the CNT mats from achieving greater performance. We present an efficient approach to augment the inter-fiber interactions by introducing aramid nanofiber (ANF) links between CNTs, which forms stronger and reconfigurable interfacial hydrogen bonds and π-π stacking interactions, leading to synergistic performance improvement with failure retardation. Under supersonic impacts, strengthened interactions in CNT mats enhance their specific energy absorption up to 3.6 MJ/kg, which outperforms widely used bulk Kevlar-fiber-based protective materials. The distinct response time scales of hydrogen bond breaking and reformation at ultrahigh-strain-rate (∼107-108 s-1) deformations additionally manifest a strain-rate-dependent dynamic performance enhancement. Our findings show the potential of nanofiber mats augmented with interfacial dynamic bonds─such as the hydrogen bonds─as low-density structural materials with superior specific properties and high-temperature stability for extreme engineering applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
Guko发布了新的文献求助20
1秒前
1秒前
L11发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
ctq完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
科研通AI6.2应助萧枭采纳,获得10
1秒前
科研通AI6.4应助sqz采纳,获得10
1秒前
Mike14完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
糖糖发布了新的文献求助10
2秒前
美丽如柏完成签到,获得积分10
2秒前
蓝天应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
沐沐发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
蓝天应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
tyx应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
zhaoman完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
英姑应助撒大大采纳,获得10
4秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7291646
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8910624
关于积分的说明 18861725
捐赠科研通 6959021
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3209345
关于科研通互助平台的介绍 2378998
邀请新用户注册赠送积分活动 2185270